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1、通信设备与电脑的防静电与防雷解决方案杜尧生：欢迎参加这个基础研讨会，也感谢各位同仁，我们老朋友，新朋友来参加这个会议，我是来自 Littelfuse的杜尧生。今天主要讲的是电路保护，包括静电，防雷技术的方案，以及Littelfuse新的产品在各种方案推广使用中的情况。说到电路保护，Littelfuse是一家提出整个电路保护领域解决方案，以及生产元器件的公司。它主要做器件类的保护，方案里面器件怎么去使 用，器件怎么在电路中发挥它最大的作用，保护一个是过压保护，一个是过流保护。过压保护是电压的变化，我们看到这个波形就是电压的损变，静电、雷击表现都 超过我们的承受值，需要把这个电压限定在我们可以接受
2、的安全范围之内。通常前面是保护器件，保护器件就像设备闸一样，把这个波形抑制到一个我们能够接受的 范围。最终的目的是把这个电压降下来，降电压有两种方式，Littelfuse是科瑞迪瓦依斯，一个是科瑞迪德阿斯，把电压降到一个安全范围之内，并且不 能跌落，只是把电压钳在某一个值，另外一个科瓦德，以电连的形式把电压和能量泄放掉，前面是闸流式，像水闸一样，根据不同的信号有不同的应用。本次电路保护与电磁兼容研讨会的主办方 中国电子展()、电子元件技术网()和我爱方案网() 谢谢！而下面我们来说说电压，说到电压就要讲到波形，通常我们按照IEC标准来做，所有器件的特性研发设计也都是根据这些特定的波形，比如8*
3、20的波 形，8*20设定一个上升时间，根据这个指定时间，我们可以设到11天，11天在通讯里用的是比较宽的波形，当然这个波压最终有电流的波形，也有电压的波 形。最大的能量我们希望在哪里呢？半周期的能量能够最大可能的泄放，顶峰值能抑制，以电流、热的形式把它泄放掉，这就是保护器件能够起到的一个作 用。因为82 微米感应流波形的特色，82是感应雷电的波形。还有11天可能在通讯里面出现的波形，这个波形针对不同的器件来满足它不同的特性。我们按照 IEC61000-4-2标准，实际上我们可以观察这个器件，它在很短的时间内可以提升到一个比较大的值上，另外它有第二个波冲下来，从这个波形里面我们 看它的能量点，
4、它第一个波形的电流值实际是30纳米，一直到60纳米。通常八千伏、15千伏，这两种放电模式是根据人体的模型定义出来的，人体的模型可能不是直接感应，但是示波器可以牢牢抓住静电的波形。它对静电 的敏感，因为以前对静电整个器件在敏感等级上有一些不同的要求。比如我们最常用的八千伏，或者15千伏的要求，因为这种情况是经常出现，比如你的手机装在 口袋里面，特别到北方去，无时无刻不会受到静电的影响，从口袋把手机掏出来“啪”的一声手机就坏了。最后的静电反映在客观上，我们用量化来看静电的波形， 这个波形也是国际电工委员会，经过非常严格的讨论以后来定义的，我们的器件，如何实现保护，最基本的一点就是满足一些安全的标准
5、，当然也满足电磁兼容的标 准，所有的器件根据这个波形的特性进行进一步的开发。这是我们器件的特性，这个特性也是针对前面讲到静电的特性设计出来的，比如这个器件是一个TVS的器件，TVS是一种功率性的TVS，或者它是 钳位式的，这个通过转折点可以把电压VC，它的钳位电压，在电源口可能是单向的，在其它的信号端我们使用双向的，进行一些静电的保护，或者过压的保护。 TVS在传统中使用是最广泛的，也是目前市场上见到最多的。这是它的VA曲线。这是我们另外一个曲线，大家可以看出来，因为这个器件长的跟TVS一样，它 封装形式都是一样，但是它的特性跟TVS不一样，实际这个器件不是TVS，是固体放电保护器。我们针对几
6、个指标，看到最关键的一点，就是在VBO的时候进 行一个转折，相当于闸门似的，把它打开。上面资料来自电子元件技术网的元器件知识库( )栏目或是我爱方案网的知识堂( )频道！另外，我们有一个通流量最大值，针对不同的雷电波形，分ABCDE几个等级，电流可以继续往上跑，跑到一个大值会来向下跌落，还有一个最小电流 点，低于它时像阀门一样弹起来，叫闸门式防护器，这种保护器最大的好处是可以把过压的能量以电流的形式泄放掉，另外它会把电压放在安全的等级上，VT大概 只有4伏左右，有的可能在20伏，但是这个值远远把电压钳在可以接触的一个比较小的范围之内，这个器件在数据通讯端口，用着非常好，但是它通常不用在电源 口
7、，因为我们不喜欢电源口出现短路的情况，电源电压可以在一个安全范围之内，这个器件在通讯方面应用非常广泛，尤其在通讯板，或者有些数字接口板上用的比 较多。它用了 485，232，一些工程师对这个器件应用特性有一些误解，所以这一次着重讲了一点。这是气体放电管，前面也有把它叫做半导体放电管，或者叫固体放电管，就是它有放电的特性，当然这是最传统意义上的应用，电压也是一个转折，最后 以电流的形式泄放掉。压敏电阻在防雷等方面应用广泛，它的曲线跟TVS相像，TVS可能更陡一点，反应速度TVS更快一点，但是它的经济性更好，在防雷领域有更广泛 的应用，主要材料是氧化锌。但是它有一个不好的地方，就是失效会短路，会把
8、周围的东西都点燃，当然Littelfuse针对这点不足也有独特的解决方案。完整版原文地址：这是一个组合的应用，利用TVS反应比较快，另外钳位比较低的特点，可以把二者组合起来，这是一个差模电源，它有一个好处，通过改变平滑电源， 可以控制 EMA的特性、噪音，对整个EMP的特性、辐射和传导有比较好的应用。因为对于这个电路，我测了前面电压还是比较高，不起作用，实际上我们知道这两个器件 的功能，压敏电阻的功能在哪里？工作电压是220V，钳位至少400伏，如果后面电压还是比较高，后面的被保护设备损坏掉。如果我们在后面加一个 TVS，TVS大部分能量通过这个压敏电阻牺牲掉，通过TVS精准钳位，这两个器件组
9、合起来会达到一个较低的钳位电压，较大通流量的特性。另外一个高能量的TVS，Littelfuse从达拉斯的技术慢慢开始在国内应用，我们开发了AK系列TVS，我们标的瓦数，一万瓦，三万瓦， 只是相对的意义，没有直接现实的意义，因为这个值没法量化，设计电路的时候不一定1500瓦电流，比如820微秒的电流能够通多大的波形，这两个点是重合 的，功率点标注。做特性，我们用11千的波形来规定TVS的规律，但是这个TVS是用电流的方式来定义，比如它通流量是多少？六千，10千。6千代表什么 概念？就是 820的波形我们能打12000伏，甚至更多，这个器件达到15千安它都没有损坏，这个器件的可靠性是余量非常大，尺
10、寸非常小，大概有拇指大小。再大、再 厚一点，我们可以做到10千安，15千安，另外它的使用寿命都比较长。它用在汽车电子，工业要求比较高的地方。2012最新的第十二届电路保护与电磁兼容研讨会正在火热筹备中，现在在线抢注，可以免费获得价值300元的研讨会入场卷。在 线报名地址是： 另外Littelfuse还提供SDP/SEP以太网，通讯的解决方案.最大通流量，它是按照K40，或者K41的标准做出来，这个器件有一点 应用麻烦，要加一个钳位电压,为了保证信号传输的完整性，两端需要加偏压。保证它的通流量，频率、频带还可以，较低速率的时候可以把两边悬空。这是一些比较，比如它两端，三端的比较。但是我们这个SD
11、P/SEP的产品，在DSL里面可以满足整个的需求，它会对整个口有很好的保护。它的 功耗非常小，因为这个器件可以把GDT什么都省掉，它对交流线的搭接，对一些共模插模的要求，都能满足。一个器件可以代表很多器件，来保证最大的可靠与安 全性。这是传统ADSL，XDSL的保护，一个桥的概念，可以保护共模插模，串联有时候电压比较高，在使用过程中，FT03性能更好，因为它只有一个 器件就可以满足整个设计的需求。这是SB2.0、USB3.0系统的解决方案。当然了类似的方案，HDMM端口也是用同一个保护器件。这个器件最大的好处是直通特性比较好，相对于封装，直接放进去就可以，而不用麻烦。比如ESR，等效电缆比较好，当然了，怎么用保护，我们还有 好多的概念，布线的要求。PDF下载地址1：PDF下载地址2：今天这个讲义就讲完了，有什么问题可以简单问几句。提问：我想问一个关于TMOV的问题，TMOV对温度比较敏感，有没有保险丝，我怎么装到我的板子上呢？杜尧生：它常规通流量是保证不坏，另外这个保险丝跟氧化锌是封在一起，回流焊都没有问题，即使保险丝熔化掉。因为它完全满足焊接曲线的要求，这 个是没有问题的。提问：我想问一下，您讲的压敏电阻，它的失效模式一定是短路？杜尧生：是的，一定是短路，除非短路之后再烧开。
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